(57)【要約】【課題】溶存酸素、硝酸塩等の酸化性成分を含む水に水素ガスを添加して接触分解するに当たり、高圧の水素ガスではなく、安全性の高い水素ガス供給源を用いることにより、反応に必要な水素ガスを供給する際の取り扱い作業性を改善する。【解決手段】酸化性成分含有水に水素ガスを添加し、触媒存在下に反応させて、該酸化性成分を分解除去する酸化性成分含有水の処理方法において、水素ガス供給源として、水素ガスを貯蔵した有機化合物を用い、該水素貯蔵有機化合物から放出させた水素ガスを該酸化性成分含有水に添加する。有機化合物は、水素ガスを水素分子化合物等として比較的軽量に、常温常圧に近い状態で安定に貯蔵することができ、しかも、貯蔵した水素を容易に放出することができるため、各種酸化性成分含有水の水素ガス還元接触分解の水素ガス供給源として水素を貯蔵した有機化合物を用いることにより、水素ガスの取り扱い性は格段に向上し、酸化性成分含有水の処理を良好な作業環境のもとに安全に行うことが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化性成分含有水に水素ガスを添加し、触媒存在下に反応させて、該酸化性成分を分解除去する酸化性成分含有水の処理方法において、水素ガス供給源として、水素ガスを貯蔵した有機化合物を用い、該水素貯蔵有機化合物から放出させた水素ガスを該酸化性成分含有水に添加することを特徴とする酸化性成分含有水の処理方法。
【請求項２】
請求項１において、該酸化性成分が溶存酸素であり、該酸化性成分含有水に水素ガスを添加した後、金属成分を担持した触媒と接触させることを特徴とする酸化性成分含有水の処理方法。
【請求項３】
請求項１において、該酸化性成分が硝酸塩であり、該酸化性成分含有水に水素ガスを添加した後、触媒の存在下に加熱することを特徴とする酸化性成分含有水の処理方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、該有機化合物が多孔質物質に担持されていることを特徴とする酸化性成分含有水の処理方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、該有機化合物が水素ガスとの接触で水素分子化合物を形成する化合物であることを特徴とする酸化性成分含有水の処理方法。
【請求項６】
請求項５において、該水素分子化合物は、該有機化合物をホスト化合物とする水素包接化合物であることを特徴とする酸化性成分含有水の処理方法。
【請求項７】
請求項６において、該有機化合物が単分子系ホスト化合物、多分子系ホスト化合物及び高分子系ホスト化合物よりなる群から選ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする酸化性成分含有水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶存酸素、硝酸塩等の酸化性成分を含む水に水素ガスを添加して接触分解する酸化性成分含有水の処理方法に係り、特に、安全性の高い水素ガス供給源を用いることにより、反応に必要な水素ガスの取り扱い作業性を改善した酸化性成分含有水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボイラ給水には通常軟水が用いられているが、軟水中には溶存酸素が含有されていることから、給水によりボイラ本体、ボイラ本体前段の熱交換器やエコノマイザーの酸化腐食を引き起こす。このため、ボイラ給水は、ボイラに供給する前に予め脱酸素処理する必要がある。
【０００３】
従来、用水の脱酸素処理方法としては、脱酸素剤としてヒドラジン、亜硫酸ナトリウムを用いる方法が広く採用されているが、ヒドラジンは安全性の面で問題があり、また、亜硫酸ナトリウムは酸素との反応速度が速すぎるため、溶解タンク内で溶存酸素と反応して濃度低下をおこすことから、注入量不足となり、腐食を助長させるという問題がある。
【０００４】
そこで、このような問題を解決する脱酸素処理方法として、溶存酸素を含む水に水素ガスを添加し、次いで１００℃よりも低い温度で触媒能を有する金属成分を担持した触媒と接触させる方法が提案された（特開平６−３９３８０号公報）。この方法では、１００℃よりも低い温度で触媒能を有する担持触媒を用いるため、この担持触媒の存在下に、被処理水中の溶存酸素濃度に見合う水素ガスを共存させて１００℃よりも低い温度に保持し、脱酸素反応を効果的に進行させて、溶存酸素を効率的に除去することができる。
【０００５】
一方、硝酸塩を含む水の処理方法としては、この水に水素ガスを注入した後、パラジウム触媒やロジウム触媒と接触させて硝酸塩を窒素に還元することが提案されている（特開平２−１１１４９５号公報）。即ち、硝酸塩、例えばＮＨ４ＮＯ３を含む排水に、水素ガスを添加すると共に所定温度に加熱して触媒に接触させると、下記反応により、ＮＨ４ＮＯ３をＮ２に分解して除去することができる。  
ＮＨ４＋＋ＮＯ３−＋Ｈ２→Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ
【０００６】
また、この方法において、高濃度排水をもより一層容易かつ効率的に処理する方法として、水素ガス添加量をこの水に対する水素ガス溶解度を超える量とする方法も提案されている（特開平６−２２６２６８号公報）。この方法であれば、水素ガスを過剰量添加して、触媒層内に水素ガスの気泡が存在する状態で上記反応を進行させるため、反応により液相の溶存水素が消費されると、その消費量に見合う水素が気相から液相へ移行し、溶存水素が逐次補給されるようになる。このため、高濃度排水であっても、十分な水素ガス供給量により、効率的に分解処理することが可能となる。
【０００７】
このように、溶存酸素、硝酸塩といった酸化性成分、即ち還元剤としての水素ガスにより還元されて分解し得る成分を含む水の処理方法として、この水に水素ガスを添加して接触分解する方法が数多く提案されている。
【０００８】
従来において、このような酸化性成分含有水の処理に用いられる水素ガス供給源については、特に指定されていないが、一般的には高圧水素ガスボンベが用いられている。
【０００９】
なお、本出願人は、水素を比較的軽量に、しかも常温常圧に近い状態で安定に貯蔵することができ、また貯蔵した水素の取り出しも容易な、新規な水素の水素貯蔵方法として、有機化合物に水素ガスを水素分子化合物等として貯蔵する方法を先に提案した（特願２００３−２４５９０）。
【特許文献１】特開平６−３９３８０号公報
【特許文献２】特開平２−１１１４９５号公報
【特許文献３】特開平６−２２６２６８号公報
【特許文献４】特願２００３−２４５９０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述の如く、従来の酸化性成分含有水の水素ガス還元接触分解における水素ガス供給源としては、一般に高圧水素ガスボンベが用いられているが、水素ガスは曝発性の可燃性ガスであり、高圧状態の水素ガスの取り扱いには高圧ガス保安法に基いた対応のもとに、多大な注意が必要であった。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題点を解決し、溶存酸素、硝酸塩等の酸化性成分を含む水に水素ガスを添加して接触分解するに当たり、高圧の水素ガスではなく、安全性の高い水素ガス供給源を用いることにより、反応に必要な水素ガスを供給する際の取り扱い作業性を改善した酸化性成分含有水の処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の酸化性成分含有水の処理方法は、酸化性成分含有水に水素ガスを添加し、触媒存在下に反応させて、該酸化性成分を分解除去する酸化性成分含有水の処理方法において、水素ガス供給源として、水素ガスを貯蔵した有機化合物を用い、該水素貯蔵有機化合物から放出させた水素ガスを該酸化性成分含有水に添加することを特徴とする。
【００１３】
有機化合物は、水素ガスを水素分子化合物等として比較的軽量に、常温常圧に近い状態で安定に貯蔵することができ、しかも、貯蔵した水素を容易に放出することができる。従って、各種酸化性成分含有水の水素ガス還元接触分解の水素ガス供給源として水素を貯蔵した有機化合物を用いることにより、水素ガスの取り扱い性は格段に向上し、酸化性成分含有水の処理を良好な作業環境のもとに安全に行うことが可能となる。
【００１４】
なお、本発明において、有機化合物とは、グラファイト、カーボンナノチューブ、フラーレンなどの炭素原子のみからなるものは包含せず、また、金属成分を含む有機金属化合物を包含するものである。
【００１５】
また、本発明でいう分子化合物とは、単独で安定に存在することのできる化合物の２種類以上の化合物が水素結合やファンデルワールス力などに代表される、共有結合以外の比較的弱い相互作用によって結合した化合物であり、水化物、溶媒化物、付加化合物、包接化合物などが含まれる。このような水素分子化合物は、水素分子化合物を形成する有機化合物と水素との加圧下での接触反応により形成することができ、比較的軽量で常温常圧に近い状態で水素を貯蔵することができ、かつ、この水素分子化合物からは簡単な加熱等で水素を放出させることが可能である。
【００１６】
本発明に係る水素分子化合物としては、有機化合物と水素分子との接触反応により水素分子を包接した水素包接化合物が挙げられる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の酸化性成分含有水の処理方法によれば、各種酸化性成分含有水の水素ガス還元接触分解の水素ガス供給源として水素を貯蔵した有機化合物を用いることにより、酸化性成分含有水の処理を良好な作業環境のもとに安全に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明の酸化性成分含有水の処理方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
本発明においては、酸化性成分含有水に水素ガスを添加して触媒の存在下に酸化性成分含有水中の酸化性成分を接触還元分解するに当たり、水素ガス供給源として水素ガスを貯蔵した有機化合物を用いる。
【００２０】
本発明において、処理対象とする酸化性成分としては、触媒の存在下に水素ガスにより還元、分解される酸化性成分であれば良く、特に制限はないが、前述の溶存酸素、硝酸塩が挙げられる。また、地下水等に含まれる環境汚染物質である有機塩素化合物等の有機ハロゲン化合物も、水素ガスを添加して触媒の存在下に加熱することにより脱ハロゲン化して分解することができることから、本発明により処理することが可能である。
【００２１】
以下に図１を参照して本発明方法により硝酸塩含有排水を処理する場合の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１中、１は硝酸塩（本実施例では硝酸アンモニウム（ＮＨ４ＮＯ３））を含有する排水の貯槽、２はポンプ、３は熱交換器、４は圧力調整バルブ、５はヒーター、６は水素貯蔵有機化合物を内蔵した水素発生装置、７はコンプレッサー、８は触媒層８Ａが形成された触媒塔である。１１，１２，１３，１４，１５，１６は配管を示す。
【００２３】
図１の方法においては、貯槽１中のＮＨ４ＮＯ３含有排水をポンプ２を備える配管１１を経て熱交換器３に導入して、後述の触媒塔８から配管１３を経て排出される処理水と熱交換し、更にヒーター５で加熱した後配管１２を経て触媒塔８に導入して接触分解するが、この触媒塔８の入口側において、導入配管１２に、配管１６より水素発生装置６から水素ガスを添加する。この水素発生装置６に内蔵する水素貯蔵有機化合物の有機化合物やその水素放出方法については後述する。
【００２４】
本発明においては、この水素ガス添加量は、被処理排水に対する水素ガス溶解度を超える添加量とし、触媒塔８の触媒層８Ａ内に水素の気泡が存在するように水素ガスを供給することが好ましい。このような水素ガスの過剰添加により、高濃度排水であっても、効率的に接触分解処理することが可能とされる。
【００２５】
触媒塔８で含有されるＮＨ４ＮＯ３が分解除去された処理水は、配管１３を経て抜き出され、熱交換器３で被処理排水と熱交換された後、配管１４より系外へ排出される。
【００２６】
一方、余剰の水素ガスと、反応により発生した窒素ガスとを含むガス成分は、配管１５より系外へ排出される。なお、この排ガス中の水素ガスを水素分離膜を備える水素回収装置で分離して再使用するようにしても良い。
【００２７】
この硝酸塩の接触還元分解に用いられる触媒としては、触媒有効成分として、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、インジウム、イリジウム、銀、金、コバルト、ニッケル及びタングステン、並びにこれらの金属の水不溶性又は水難溶性の化合物、具体的には、一酸化コバルト、一酸化ニッケル、二酸化ルテニウム、三二酸化ロジウム、一酸化パラジウム、二酸化イリジウム、二酸化タングステン等の酸化物、更には二塩化ルテニウム、二塩化白金等の塩化物、硫化ルテニウム、硫化ロジウム等の硫化物等よりなる群から選ばれた１種又は２種以上を、アルミナ、活性炭、酸化チタン、酸化ジルコニア等の担体に担持したものが挙げられる。このような担持触媒中の金属及び／又はその化合物の担持量は、通常、担体重量の０．０５〜２５重量％、好ましくは０．５〜３重量％であることが望ましい。このような担持触媒は、球状、ペレット状、円柱状、破砕片状、ハニカム状、粉末状等の種々の形態で使用可能である。
【００２８】
本発明による硝酸塩含有排水の処理は、図１に示す如く、硝酸塩を含む排水を加熱すると共に、水素貯蔵有機化合物から放出させた水素ガスを添加し、これを上記担持触媒を充填した固定床式反応層に通液することにより実施することができる。この場合、反応層容積、触媒充填量、通液速度は、被処理排水と担持触媒との接触時間が３〜６０分、特に１０〜２０分となるように設定するのが好ましい。なお、固定床式反応層に使用する担持触媒の粒径は、通常、０．２〜１０ｍｍ、特に０．５〜５ｍｍ程度であることが好ましい。また、分解処理温度は、８５〜１８０℃、特に１４０〜１７０℃とするのが好ましい。
【００２９】
なお、水素ガスを過剰添加する場合、その添加割合は、被処理排水の硝酸塩濃度等により適宜決定され、硝酸塩濃度が高いものほど、水素ガスの過剰添加量を多くすることが好ましい。通常の場合、水素ガスの供給圧力は０．１〜１．０ＭＰａ未満で、水素ガスを、被処理排水中の硝酸塩を窒素ガスに還元するための理論量に対して１／３〜１００倍程度、特に好ましくは１／３〜１０倍となるように添加するのが好ましい。
【００３０】
次に本発明方法により、水中の溶存酸素を分解除去する方法について説明する。
【００３１】
本発明方法により溶存酸素含有水の脱酸素処理を行うには、被処理水に、後述のように水素貯蔵有機化合物から放出させた水素ガスを添加した後、金属成分を担持した触媒と接触させる。ここで、水素ガスの添加量は、被処理水の溶存酸素濃度等によって異なるが、通常の場合、０．０３〜５００ｍｇ／Ｌ、特に１〜５０ｍｇ／Ｌ程度添加するのが好ましい。
【００３２】
また、脱酸素触媒は、１００℃よりも低い温度で触媒能を有する金属成分を担持してなるものが好ましく、このような触媒有効成分となる金属成分とは、金属及び／又は金属化合物を示す。この金属としては、鉄、コバルト、モリブデン、ニッケル、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、イリジウム、白金、銅、金及びタングステンが挙げられる。金属化合物としては、これらの金属の水不溶性又は水難溶性の化合物、具体的には、三二酸化鉄、四三酸化鉄、一酸化コバルト、一酸化ニッケル、二酸化ルテニウム、三二酸化ロジウム、一酸化パラジウム、二酸化イリジウム、酸化第二銅、二酸化タングステン等の酸化物、更には二塩化ルテニウム、二塩化白金等の塩化物、硫化ルテニウム、硫化ロジウム等の硫化物等よりなる群から選ばれた１種又は２種以上が挙げられる。本発明においては、金属成分としては、特に、パラジウム、白金が好ましい。
【００３３】
脱酸素に用いられる担持触媒は、これらの金属成分を、常法に従ってアルミナ、シリカ、シリカーアルミナ、活性炭，カーボン、酸化チタン、酸化ジルコニア、炭酸カルシウム等の担体に担持させたものである。触媒中の金属成分の担持量は、通常、担体重量の０．０５〜２５重量％、好ましくは０．３〜３重量％であることが望ましい。このような担持触媒は、球状、ペレツト状、円柱状、破砕片状、ハニカム状、粉末状等の種々の形態で使用可能ある。
【００３４】
本発明による脱酸素処理は、例えば、溶存酸素を含む水に水素貯蔵有機化合物からの水素ガスの所定量を添加し、これを上記担持触媒を充填した固定床式反応層に通液することにより実施することができる。この場合、反応層容積、触媒充填量、通液速度は、空間速度（ＳＶ）が１０〜５００ｈｒ−１、特に５０〜２００ｈｒ−１となるように設定するのが好ましい。なお、固定床式反応層に使用する担持触媒の粒径は、通常、３〜５０ｍｍ、特に５〜２５ｍｍ程度であることが好ましい。
【００３５】
脱酸素反応条件は、反応温度１００℃未満、好ましくは４０〜８０℃で、当該反応温度にて被処理水が液相を保持し得る圧力である。反応温度は高い程、溶存酸素の除去率が高まり、かつ反応塔内での用水の滞留時間も短縮されるが、反面、設備費が大となるので、要求される処理の程度、運転費、建設費等を総合的に考慮して定めれば良い。また、反応時の圧力は、最低限所定温度において被処理水が液相を保つ圧力であれば良い。
【００３６】
なお、本発明の方法において、反応系に水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、等のアルカリ剤又はモノエタノールアミン、イソプロパノールアミン、シクロヘキシルアミン等のアルカノールアミン等の揮発性アミン類を共存させることは極めて有効である。即ち、本発明では、脱酸素反応により、ＣＯ２が生成するため、これをアルカリ剤又はアミン類で反応除去することにより腐食防止が図れる。この場合、アルカリ剤又はアルカノールアミン類は水素ガスに対して１．０〜５００ｍｇ／Ｌ程度添加するのが好ましい。
【００３７】
次に、本発明において、水素ガス供給源として用いられる水素貯蔵有機化合物について説明する。
【００３８】
本発明において、水素の貯蔵に用いる有機化合物は、炭素原子のみからなるものを除く有機化合物であって、水素ガスと接触させることにより水素を貯蔵できるものであれば良く、特に制限はない。この有機化合物は、金属成分を含まないものであっても、また、金属成分を含む有機金属化合物であっても良い。
【００３９】
水素分子化合物のうち、水素分子を包接した水素包接化合物を形成する有機化合物としては、単分子系、多分子系、高分子系ホスト化合物などが知られている。
【００４０】
単分子系ホスト化合物としては、シクロデキストリン類、クラウンエーテル類、クリプタンド類、シクロファン類、アザシクロファン類、カリックスアレン類、シクロトリベラトリレン類、スフェランド類、環状オリゴペプチド類などが挙げられる。また多分子系ホスト化合物としては、尿素類、チオ尿素類、デオキシコール酸類、ペルヒドロトリフェニレン類、トリ−ｏ−チモチド類、ビアンスリル類、スピロビフルオレン類、シクロフォスファゼン類、モノアルコール類、ジオール類、アセチレンアルコール類、ヒドロキシベンゾフェノン類、フェノール類、ビスフェノール類、トリスフェノール類、テトラキスフェノール類、ポリフェノール類、ナフトール類、ビスナフトール類、ジフェニルメタノール類、カルボン酸アミド類、チオアミド類、ビキサンテン類、カルボン酸類、イミダゾール類、ヒドロキノン類などが挙げられる。また、高分子系ホスト化合物としては、セルロース類、デンプン類、キチン類、キトサン類、ポリビニルアルコール類、１，１，２，２−テトラキスフェニルエタンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類、α，α，α’，α’−テトラキスフェニルキシレンをコアとするポリエチレングリコールアーム型ポリマー類などが挙げられる。
【００４１】
また、その他に有機リン化合物、有機ケイ素化合物なども挙げられる。
【００４２】
更に、有機金属化合物にもホスト化合物としての性質を示すものがあり、例えば有機アルミニウム化合物、有機チタン化合物、有機ホウ素化合物、有機亜鉛化合物、有機インジウム化合物、有機ガリウム化合物、有機テルル化合物、有機スズ化合物、有機ジルコニウム化合物、有機マグネシウム化合物などが挙げられる。また、有機カルボン酸の金属塩や有機金属錯体などを用いることも可能であるが、有機金属化合物であれば、特にこれらに限定されるものではない。
【００４３】
これらのホスト化合物のうち、包接能力がゲスト化合物の分子の大きさに左右されにくい多分子系ホスト化合物が好適である。
【００４４】
多分子系ホスト化合物としては、具体的には、尿素、１，１，６，６−テトラフェニルヘキサ−２，４−ジイン−１，６−ジオール、１，１−ビス（２，４−ジメチルフェニル）−２−プロピン−１−オール、１，１，４，４−テトラフェニル−２−ブチン−１，４−ジオール、１，１，６，６−テトラキス（２，４−ジメチルフェニル）−２，４−ヘキサジイン−１，６−ジオール、９，１０−ジフェニル−９，１０−ジヒドロアントラセン−９，１０−ジオール、９，１０−ビス（４−メチルフェニル）−９，１０−ジヒドロアントラセン−９，１０−ジオール、１，１，２，２−テトラフェニルエタン−１，２−ジオール、４−メトキシフェノール、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、４，４’−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，２’−ジヒドロキシベンゾフェノン、２，２’，４，４’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、４，４’−スルホニルビスフェノール、２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、４，４’−エチリデンビスフェノール、４，４’−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エチレン、１，１，２，２−テトラキス（３−メチル−４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（３−フルオロ−４−ヒドロキシフェニル）エタン、α，α，α’，α’−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）−ｐ−キシレン、テトラキス（ｐ−メトキシフェニル）エチレン、３，６，３’，６’−テトラメトキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、３，６，３’，６’−テトラアセトキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、３，６，３’，６’−テトラヒドロキシ−９，９’−ビ−９Ｈ−キサンテン、没食子酸、没食子酸メチル、カテキン、ビス−β−ナフトール、α，α，α’，α’−テトラフェニル−１，１’−ビフェニル−２，２’−ジメタノール、ジフェン酸ビスジシクロヘキシルアミド、フマル酸ビスジシクロヘキシルアミド、コール酸、デオキシコール酸、１，１，２，２−テトラフェニルエタン、テトラキス（ｐ−ヨードフェニル）エチレン、９，９’−ビアンスリル、１，１，２，２−テトラキス（４−カルボキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（３−カルボキシフェニル）エタン、アセチレンジカルボン酸、２，４，５−トリフェニルイミダゾール、１，２，４，５−テトラフェニルイミダゾール、２−フェニルフェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｏ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｍ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、２−（ｐ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾール、ヒドロキノン、２−ｔ−ブチルヒドロキノン、２，５−ジ−ｔ−ブチルヒドロキノン、２，５−ビス（２，４−ジメチルフェニル）ヒドロキノン、などが挙げられる。
【００４５】
ホスト化合物としては、上記したものの中でも１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１，２，２−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）エチレンのようなフェノール系ホスト化合物、ジフェン酸ビス（ジシクロヘキシルアミド）、フマル酸ビスジシクロヘキシルアミドのようなアミド系ホスト化合物、２−（ｍ−シアノフェニル）フェナントロ［９，１０−ｄ］イミダゾールのようなイミダゾール系ホスト化合物が包接能力の面で有利であり、特に、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサンのようなフェノール系ホスト化合物が工業的に使用しやすい点で有利である。
【００４６】
これらのホスト化合物は１種を単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。
【００４７】
これらの有機化合物は主に固体状のものを用いる。有機化合物は、水素ガスとの接触効率等の面から、特に、粉末状の固体であることが好ましいが、何らこれに限定されず粒状、塊状であっても良く、さらに結晶状、非晶状（アモルファス状）のいずれでもよい。有機化合物が粉末状の固体である場合、その粒径には特に制限はないが、通常の場合、１ｍｍ以下程度であることが好ましい。
【００４８】
また、これらの有機化合物は、多孔質物質に担持させた有機化合物含有複合素材として使用することもできる。この場合、有機化合物を担持する多孔質物質としては、シリカ類、ゼオライト類、活性炭類の他に、粘土鉱物類、モンモリロナイト類などの層間化合物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。このような有機化合物含有複合素材は、前述の有機化合物を、これを溶解することのできる溶媒に溶解させ、その溶液を多孔質物質中に含浸させ、溶媒を乾燥、減圧乾燥するなどの方法で製造することができる。多孔質物質に対する有機化合物の担持量としては特に制限はないが、通常の場合、多孔質物質に対して１０〜８０重量％程度である。
【００４９】
前述の１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサンのようなホスト化合物は、種々のゲスト分子を取り込み、結晶性の包接化合物を形成することが知られている。また、ゲスト化合物（固体，液体，気体のいずれの状態であっても良い。）と直接接触反応させることにより包接化合物が形成されることも知られている。このため、水素ガスという気体分子を、ホスト化合物としての有機化合物と接触反応させて包接化合物中に水素分子を効率的に取り込ませ、水素を安定に貯蔵することができる。本発明においては、このようにして水素を貯蔵した有機化合物を水素ガス供給源として用い、水素貯蔵有機化合物から水素を放出させて或いは取り出して酸化性成分の接触還元分解に用いる。
【００５０】
水素ガスを有機化合物に貯蔵させるために水素ガスと有機化合物とを接触させる方法としては、例えば次のような方法が挙げられる。
(1)  水素ガスと固体の有機化合物とを加圧条件下に接触させる方法
(2)  水素ガスと気体状態とした有機化合物とを接触させ、得られた固体状物質中に水素を取り込む方法
(3)  水素ガスと加熱した有機化合物とを接触させ、その後冷却する方法
【００５１】
上記(1)の方法において、水素ガスと固体の有機化合物とを接触させる加圧条件としては、圧力が高いほど、水素の貯蔵量及び貯蔵速度が大きくなる傾向にあり好ましいが、反面、加圧設備が高くつくばかりか、高圧ガス保存法の条件を満足する必要がでてくる。通常の場合加圧条件としては、常圧より高く、１．０×１０−１０〜２００ＭＰａ以下の加圧条件、特に０．１〜７０ＭＰａ、実質的にはとりわけ０．１〜０．９ＭＰａ程度常圧よりも高い加圧条件であることが好ましい。また、接触時間も長いほど水素の貯蔵量を多くすることができるが、作業効率等の面から０．０１〜２４時間程度とするのが好ましい。
【００５２】
上記(2)の方法において、有機化合物を気体状態にする方法として加熱する方法が挙げられる。その際の加熱温度は、当該有機化合物が分解してしまうほどの高温でなければ良く、特に制限はないが、一般的には常温〜３００℃程度が好ましい。また、加熱等により気体化した有機化合物を冷却する方法としては、常温下で自然冷却する方法でも良いし、冷却媒体を使用して急激ないし強制的に冷却しても良い。一方、水素の条件としては水素が気体の状態であれば特に制限はなく、常温、高温、低温のいずれの状態でも良い。また、水素ガスの圧力条件についても特に制限はないが、１．０×１０−１０〜２００ＭＰａ、特に０．１〜７０ＭＰａであることが好ましい。また、気体化した有機化合物と水素ガスとを接触させる時間についても特に制限はないが、作業効率等の面から０．０１〜２４時間程度とするのが好ましい。
【００５３】
上記(3)の方法において、水素と有機化合物とを接触させる際の加熱温度は、その有機化合物の融点又は分解温度以下の温度であれば良く、特に制限はないが、一般的には常温〜３００℃程度が好ましい。また、加熱後、有機化合物を冷却させる方法としては、常温下で自然冷却する方法でも良いし、冷却媒体を使用して急激ないし強制的に冷却しても良い。一方、水素の条件としては水素が気体の状態であれば特に制限はなく、常温、高温、低温のいずれの状態でも良い。また、水素ガスの圧力条件についても特に制限はないが、１．０×１０−１０〜２００ＭＰａ、特に０．１〜７０ＭＰａであることが好ましい。また、有機化合物と水素ガスとを高温で接触させる時間についても特に制限はないが、作業効率等の面から０．０１〜２４時間程度とするのが好ましい。更にその後冷却して放置する期間については１〜７日程度とするのが好ましい。
【００５４】
なお、これらの方法において、有機化合物と接触させる水素ガスは、高純度水素ガスが好ましいが、後述のように、水素の選択的包接能を有したホスト化合物を用いる場合には、水素ガスと他のガスとの混合ガスであっても良い。
【００５５】
このようにして得られる水素包接化合物は、用いたホスト化合物の種類、水素との接触条件等によっても異なるが、通常ホスト化合物１モルに対して水素分子０．１〜２０モルを包接した水素包接化合物である。
【００５６】
このような水素包接化合物は、常温、常圧（０．１〜１ＭＰａ）において、長期に亘り水素を安定に貯蔵することができる。しかも、この水素包接化合物は、高圧水素ガスと比べて取り扱い性にも優れ、しかも固体状であるため、ガラス、金属、プラスチック等の容器に入れて容易に貯蔵・運搬することができる。
【００５７】
このようにして水素を貯蔵した有機化合物から水素を取り出す方法としては、水素加圧状態で貯蔵されている場合には、その加圧状態を減圧することで取り出すことができ、また、加熱することでも取り出すことができる。さらに、加熱と減圧を同時に行うことで、貯蔵された水素を取り出すこともできる。
【００５８】
特に、前述の水素包接化合物から水素を放出させるには、ホスト化合物の種類にもよるが、常圧又は常圧から１．０×１０−２〜１．０×１０−５ＭＰａ程度の減圧下、３０〜２００℃、特に４０〜１００℃程度に加熱すれば良く、これにより容易に水素包接化合物中から水素を放出させて各種用途に用いることができる。
【００５９】
なお、水素包接化合物から水素を放出した後のホスト化合物は、水素の選択的包接能を有し、有効に再利用可能である。従って、有機化合物に水素を貯蔵させた後、水素を放出させる貯蔵、放出操作を１回又は２回以上の複数回繰り返し行った水素の貯蔵履歴を有する有機化合物を用いて水素を常圧又は加圧して接触させることにより、水素を容易かつ効率的に再貯蔵させることができる。
【実施例】
【００６０】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００６１】
なお、以下において、水素を貯蔵する有機化合物としては、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン（以下「ＢＨＣ」と略記する。）を用い、水素としては市販の９９．９９％以上の高純度水素を用い、この高純度水素ガスをＢＨＣに１０ＭＰａで８時間接触させて、ＢＨＣに対して０．１重量％の割合で水素を貯蔵した水素包接化合物とした。そして、この水素包接化合物を常温常圧下で保存して水素ガス供給源とし、この水包接化合物を５０℃に加熱することにより水素ガスを放出させて反応に使用した。
【００６２】
実施例１：硝酸塩含有排水の処理
図１に示す方法に従って、硝酸塩含有排水の処理を行なった。触媒塔としては、０．５重量％Ｐｔ担持Ａｌ２Ｏ３触媒４０ｇ（約４０ｍＬ）をカラムに詰めたものを用い、このカラムに、ＮＨ４ＮＯ３水溶液（Ｎとして２０００ｐｐｍ）を１４０℃に加熱し、水素包接化合物から発生させた水素ガスを供給圧０．８ＭＰａ，供給量３０ｍＬ−Ｎ／ｍｉｎで添加した後、毎分３．０ｍＬ／ｍｉｎ（ＳＶ＝４．５ｈｒ−１）で送液してＮＨ４ＮＯ３の分解を行なった。
【００６３】
得られた処理水のＮＨ４＋，ＮＯ３−濃度を測定したところ、各々、Ｎとして１５ｐｐｍ，３ｐｐｍであり、９９％以上のＮＨ４ＮＯ３除去率が達成された。
【００６４】
実施例２：脱酸素処理
容量１Ｌの三つ口フラスコに軟水（溶存酸素濃度約７ｍｇ／Ｌ）を満たし、５５℃に保持した。更に、気相部は窒素ガスを常時流し、外気の混入を防いだ。これにＰｔをγ−Ａｌ２Ｏ３に１重量％担持した触媒を１０ｇ添加して１時間撹拌した。水中の酸素濃度が一定になった後、水素ガスを５０ｍＬ／分の割合で添加して溶存酸素濃度の経時的な低下を測定した結果、溶存酸素濃度は２時間後には１ｍｇ／Ｌに、４時間後には０．１ｍｇ／Ｌに低下した。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の酸化性成分含有水の処理方法は、溶存酸素、硝酸塩等の各種の酸化性成分を含む排水の処理に有効であり、水素供給源として水素貯蔵有機化合物を用いることにより、良好な作業性のもとに酸化性成分含有水の接触還元分解を行うことができる。
【００６６】
本発明の酸化性成分含有水の処理方法は、例えば、半導体製造工場から排出される硝酸排水とアンモニア排水とを合併して硝酸アンモニウムとすることにより、酸化性成分（ＨＮＯ３）と還元性成分（ＮＨ３）とを含む化合物の形の排水に調製された硝酸塩含有排水の処理に極めて有効である。本発明はまた、ボイラ給水、給湯、暖房用温水などの溶存酸素を含有する水の処理に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の酸化性成分含有水の処理方法の実施の形態を示す系統図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  貯槽
２  ポンプ
３  熱交換器
４  圧力調整バルブ
５  ヒーター
６  水素発生装置
７  コンプレッサー
８  触媒塔
８Ａ  触媒層
【図１】
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